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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Flexibility, interactions, and function control mechanisms in multi-domain proteins

Research Project

Project/Area Number 15H04357
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

北尾 彰朗  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (30252422)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywordsタンパク質 / ドメイン / フレキシビリティ / 協働性 / 分子シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、マルチドメインタンパク質の構造フレキシビリティ、ドメイン間の相互作用と機能の協働性を解明することを目指してきた。具体的には、(1)マルチドメインタンパク質のフレキシビリティを高度な分子シミュレーションによって予測する、(2)異なる機能を持つ複数のドメインから構成されるタンパク質におけるドメイン間の機能の協働性を明らかにする、(3)単量体ではフレキシブルなマルチドメインタンパク質が、集合して多量体を形成するメカニズムを解明する。最終年度はこれらに関して下記の研究成果が得られた。
これまで研究を継続してきたFlhAについては、細菌べん毛の輸送装置を形成するタンパク質FlhAの9量体モデルに関して、類縁蛋白質の多量体構造に基づいて阪大・南野准教授や難波教授らによって構築されたモデルの長時間MDシミュレーションを前年度から継続して300Kおよび315Kで実施し、より長時間のスケールでその構造変化を調べた。その結果、単量体と異なり9量体では(1)全般的にタンパク質の運動はサブユニット間相互作用によって制限されること、(2)サブユニット間の相互作用により温度の効果が弱くなることが確認できた。まだ前年度までに既に得られていた単量体に関する研究成果はStructure誌の発表することができた。
デングウィルスのNS3タンパク質に関しては、機能の協働性解明を目指して、新しいタイプのPaCS-MD(eePaCS-MD)によってドメイン間の運動の解析を行った。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of East Anglia(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of East Anglia
  • [Int'l Joint Research] 国立精華大学(その他の国・地域 台湾)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      国立精華大学
  • [Journal Article] Structural Insights into the Substrate Specificity Switch Mechanism of the Type III Protein Export Apparatus2019

    • Author(s)
      Inoue Yumi、Ogawa Yuya、Kinoshita Miki、Terahara Naoya、Shimada Masafumi、Kodera Noriyuki、Ando Toshio、Namba Keiichi、Kitao Akio、Imada Katsumi、Minamino Tohru
    • Journal Title

      Structure

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.str.2019.03.017

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Haptic-Assisted Interactive Molecular Docking Incorporating Receptor Flexibility2019

    • Author(s)
      Matthews Nick、Kitao Akio、Laycock Stephen、Hayward Steven
    • Journal Title

      Journal of Chemical Information and Modeling

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.9b00112

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dissociation Process of a MDM2/p53 Complex Investigated by Parallel Cascade Selection Molecular Dynamics and the Markov State Model2019

    • Author(s)
      Tran Duy Phuoc、Kitao Akio
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 123 Pages: 2469~2478

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b10309

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-strand β-sheet of Alzheimer Aβ(1-40) folds to β-strip helix: implication for protofilament formation2018

    • Author(s)
      Hayward Steven、Kitao Akio
    • Journal Title

      Journal of Biomolecular Structure and Dynamics

      Volume: 37 Pages: 2143~2153

    • DOI

      10.1080/07391102.2018.1477626

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Refining evERdock: Improved selection of good protein-protein complex models achieved by MD optimization and use of multiple conformations2018

    • Author(s)
      Shinobu Ai、Takemura Kazuhiro、Matubayasi Nobuyuki、Kitao Akio
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 149 Pages: 195101~195101

    • DOI

      10.1063/1.5055799

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Similarities and Differences between Thymine(6?4)Thymine/Cytosine DNA Lesion Repairs by Photolyases2018

    • Author(s)
      Dokainish Hisham M.、Kitao Akio
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 122 Pages: 8537~8547

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b07048

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ColDock: Concentrated Ligand Docking with All-Atom Molecular Dynamics Simulation2018

    • Author(s)
      Takemura Kazuhiro、Sato Chika、Kitao Akio
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 122 Pages: 7191~7200

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b02756

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vibrational Energy Transfer from Heme through Atomic Contacts in Proteins2018

    • Author(s)
      Yamashita Satoshi、Mizuno Misao、Tran Duy Phuoc、Dokainish Hisham、Kitao Akio、Mizutani Yasuhisa
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 122 Pages: 5877~5884

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b03518

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Simulating dissociation and association processes of protein complexes2019

    • Author(s)
      北尾彰朗
    • Organizer
      TSRC workshop on ‘The Role of Fluctuations and Dynamics in Biomolecular Function’
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Investigating dissociation and association mechanisms of protein complexes2018

    • Author(s)
      北尾彰朗
    • Organizer
      The 2nd workshop on ‘Advances in Theory and Computation of Complex Systems --- Biological Systems
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Investigate protein complex formation and dissociation in silico2018

    • Author(s)
      北尾彰朗
    • Organizer
      WRHI International Workshop on Advanced Laser Spectroscopy for Soft Molecular Systems
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Computational approach to investigate protein complex formation and dissociation2018

    • Author(s)
      北尾彰朗
    • Organizer
      14th Rencontres du Vietnam Computational Biophysics at the Molecular and Mesoscales
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PaCS-MDによるタンパク質のダイナミクスと離合集散2018

    • Author(s)
      北尾彰朗
    • Organizer
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
    • Invited
  • [Presentation] Differences and similarities in (6-4) Photolyase DNA repair pathways2018

    • Author(s)
      Dokainish Hisham, Yamada Daichi, Kandori Hideki, Kitao Akio
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Na+駆動型べん毛モーターPomA/PomBのThr残基のイオン透過における役割:MDシミュレーション結果2018

    • Author(s)
      尾上靖宏、岩城雅代、信夫愛、西原泰孝、岩月哲人、寺島浩行、北尾彰朗、神取秀樹、本間道夫
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] ColDock: Concentrated ligand Docking method for an efficient protein-ligand complex structure prediction using all-atom MD2018

    • Author(s)
      竹村和浩、北尾彰朗
    • Organizer
      第56回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Refining binding free energies of docked protein-protein complexes by sampling conformations during molecular dynamics simulations2018

    • Author(s)
      信夫愛、竹村和浩、北尾彰朗
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] カスケード型超並列シミュレーションで見るタンパク質間結合の圧力依存性2018

    • Author(s)
      畑宏明、西原泰孝、西山雅祥、川岸郁朗、北尾彰朗
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] ColDock : 高濃度リガンド条件での全原子 MD シミュレーョンを用いた蛋白質-リガンド複合体構造の効率的な探索手法2018

    • Author(s)
      竹村和浩、北尾彰朗
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会年会
  • [Remarks] 北尾研究室

    • URL

      http://www.kitao.bio.titech.ac.jp/

  • [Remarks] 北尾研究室 Web Service and Software Download

    • URL

      http://kitao02.bio.titech.ac.jp/

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Published: 2019-12-27   Modified: 2022-08-25  

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